PENYERAPAN CESIUM-137 DENGAN SENYAWA HUMAT HASIL OLAH TANAH GAMBUT

Daftar isi ISSN 0216 - 3128

90

Dwi Biyatltoro, dkk

PENYERAPAN CESIUM-137 DENGAN SENYAWA HUMAT HASIL OLAH TANAH GAMBUT Dwi Biyantoro, Sukirno, Tri Rusmanto, Kris Tri Basuki, Herry Poernomo Puslitbang

Teknologi Maju BATAN, Yogyakarta

ABSTRAK PENYERAPAN

CESIUM-I37

DENGAN

SENYAWA

HUMAT HASIL

OLAH

TANAH GAA-lBUT. Telah

dilakukan penelitian penyerapan cesium-I37 (Cs-I37) menggunakan senyawa humat hasil olah tanah gambut. Proses penyerapan dilakukan dengan cara memasukkan senyawat humat ke dalam 10 mllarutan Cs-I37 = 1569,2 Bqlm/ disertai dengan pengadukan. Setelah dicapai keadaan seimbang kemudian dipisahkan antara padatan dan fi/tratnya. Cs-/37 yang terserap da/am senyawa humat dapat diketahui dengan cara me/akukan analisis filtrat menggzmakan spektrometer gal/lnlG. Parameter yang dipclajan yallu pengaruh penambahan berat senyawa Iwmat ke da/am /arutan Cs-/37, waktu penyerapan, dan pIl/arutan Cs-/37. Dari hasi/ percobaan ditwljukkan bahwa pada kondisi optimum dipero/eh pada penambahan senyawat humat = 100 mg, waktu penyerapan = 10 menit, dan pH = 7. Pada kondisi ini dipero/eh efisiensi penyerapan Cs-/37 = 89,04 %. Pada percobaan se/G/ljutnya dengan cara menambah senyawa II/lllwt antara 25 - 50 mg ke dalam filtrat hasil olah proses dipero/eh kenaikkan efisiensi penyerapan = 93,41 % sampai 93,85 %.

ABSTRACT THE ADSORBTlON OF CESIUM-I37 BY HUMIC SUBSTANCES OF THE TREATED PEAT SOIL. The adsorbtion of cesium-I37 (Cs-137) using humic substances of the treated peat soil has been done. The adsorbtion process was done by added humic substances into 10 ml solution of Cs-13 7 = 1569.2 Bqlml followed by the agitation. Ajier the equillibriwn condition was reached alld then the solid was separated its solid from the filtrate. The activity of Cs-13 7 in the humic substance could be determined by analyzing of the filtrate by /Ising gamma spectometer. The parameters .I'll/died were the influence of weight humic substance added in the Cs-I37 solution, time ofadsorbtioll, and pH ofCs-I37 solutioll. The results of experiment showed that the optimum condition received with added humic substance = 100 mg, the time of adsorbtioll of Cs-/37 = 10 minutes, and pH = 7. In this condition was recived adsorbtion efficiency ofCs-137 = 89.04 %. The next experiment with added humic substance from 25 - 50 mg into the filtrate from proceS5' to find the adsorbtion efficiency = 93.41% to 93.85%.

PENDAHULUAN

D

engan scmakin pesatnya pcrkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi, termasuk meningkatnya penggunaan iptek nuklir di Indonesia, maka pengawasan terhadap kemungkinan pencemaran lingkungan oleh radionuklida perlu dilakukan secara terus menerus. Salah satu cara pengawasan lingkungan yang dapat dirasakan manfaatnya guna menilai atau mengevaluasi secara dini pencemaran lingkungan oleh radionuklida akibat suatu kegiatan instalasi nuklir adalah melalui pemantauan secara terus menerus. Radionuklida cesium-l37 (Cs-137) merupakan salah satu hasil pembelahan inti dari uranium yang sangat menarik perhatian, karena mempunyai waktu paruh fisik ("physical halflife ") cukup panjang yaitu 33 tahun dan efek radiasi yang ditimbulkan di dalam sistem tubuh manusia. Masuknya radionuklida Cs-137 ke lingkungan, kemungkinan dapat mencemari lingkungan tanah dan air dalamjumlah yang cukup tinggi. dan

Daya racun dari radionuklida di lingkungan ekosistem ditcntukan oleh mobilitas dan

ketersediaan radionuklida yaitu keaneka ragaman radionuklida berdasarkan valensi dan stabilitas ("fractillatioll ikatan radionuklida teradsorpsi stability ") itu sendiri. Pada lingkungan tanah mobilitas dan ketersediaan radionuklida ini ditentukan oleh pH, aktivitas mikroba, hidrologi tanah, kapasitas adsorpsi, kapasitas pertukaran, serta khelasi organik oleh senyawa humik, melalui proses transformasi kimia maupun adsorpsi. Mengingat bahaya yang timbul akibat pencemaran lingkungan yang disebabkan oleh cesium-137 maka diperlukan penanganan agar limbah cesium yang timbul dapat dicegah tidak mencemari lingkungan dengan cara diserap dan dikungkung agar tidak keluar. Salah satu cara untuk mengatasi persoalan tersebut maka diperiukan penyerapan menggunakan suatu adsorben. Ada beberapa adsorben yang dapat dipakai untuk menyerap Cs-137 diantaranya yaitu zeolit dan senyawa humat. Senyawa humat diperoleh dari bahan dasar tanah gambut setelah diproses melalui tahapan dijesti, sentrifugasi diendapkan, dan freeze drying. Potensi senyawa humat dan turunannya dalam

Prosiding Pertemuan dan Presentasi IImiah Penelitian Dasar IImu Pengetahuan dan Teknologi Nuklir P3TM-BATAN Yogyakarta, 8 Juli 2003

Dwi Biyantoro, dkk

9/

ISSN 0216 - 3128

kontrol polusi logam berat dan bahan radioaktif dalam tanah dan air dapat diperkirakan berdasarkan kernarnpuannya sebagai penukar kation dan pembentuk kelat. Sebagai padatan organik, senyawa humat mempunyai ciri-ciri utarna yang khas, antara lain berbentuk koloid hablur (amort), berwarna kuning sampai coklat ke kehitarnan, dan mempunyai reaktivitas dan kompleksitas yang tinggi. Tersedianya tanah gambut membuka peluang untuk mengisolasi atau mengekstrak senyawa humik dari bahan gambut sebagai bahan baku dalam proses-proses teknologi yang dapat menghasilkan berbagai jenis barang jadi yang berguna bagi kehidupan manusia. Berbagai kegunaan senyawa hurnat diantaranya untuk : bidang pertanian (sebagai pemicu pertumbuhan pertanian), bidang industri (pengemulsi), bidang farmasi (menurunkan toksisitas), bidang lingkungan (dekontaminasi radio aktif dan non radio aktit). Berdasarkan penjelasan di atas tampak bahwa asam hurnat merupakan bahan yang mempunyai berbagai keunggulan sehingga dapat dimanfaatkan untuk teknologi nuklir dan non nuklir. Pada penelitian ini telah dilakukan pengambilan senyawa hun1at dari tanah gambut asal Kalimantan Timur. Senyawa hurnat. yang diperoleh kemudiandimanfaatkan sebagai adsorben untuk menycrap larutan cesium-137. Penclitian ini dimaksudkan untuk memperoleh scnyawa humat yang dapat dirnanfaatkan untuk dckontaminasi Cs-137 dengan parameter pcnambahan berat adsorben, waktu pengadukan / penyerapan, dan pH larutan Cs-13 7. Manfaat utarna dari penelitian ini adalah memberikan informasi yang berguna dalam pernakaian senyawa hurnat dalam bidang teknologi nuklir khususnya rnasalah limbah Cs-137 sebagai pencernar lingkungan.

TAT A KERJA Bahall Bahan tanah gambut asal Kalirnantan Tcngah, Natrium hidroksida, Asam klorida, Asam nitrat Larutan Cs-137 = 3138,4 dps/2ml 1569,2 Bq/ml Cs Nitrat = 50 ppm pengemban Aquabidest Kertas saring nomor 2

Alat Tabung reaktor gelas Peralatan gelas (gelas ukur, erlenmeyer, labu ukur, corong pisah, vial, pipet) pH meter Seperangkat spektrometri y freeze drying centrifuge magnetic stirrer neraca analitik alrnari asam

Cata kerja Pembuatan senyawa hUll1at Proses adsorbsi Cs-137 dalam senyawa hurnat Pembuatan

senyawa humat

Cuplikan tanah gambut dibersihkan dan pengotor yang tampak, dicuci dengan HCl encer 1M, dan disaring untuk memisahkan pasir dari tanah gambutnya. Senyawa hurnat mudah terlarut dalam basa namun terendapkan dalam kondisi asam. Senyawa hurnat diisolasi dengan metode basa menggunakan NaOH 0,1 M menurut metode Schnitzer. Sejumlah cuplikan didijesti dan diaduk dengan larutan NaOH 0,1 M dengan perbandingan berat atau volume I : 5, dengan waktu 24 jam. Esok harinyasupernatan dipisahkan dari residu tanah dengan disentrifugasi pada kecepatan 10.000 rpm selarna 15 menit. Supernatan dikurnpulkan dan dibersihkan lagi dengan cara sentrifugasi pada kecepatan 10.000 rpm selarna 15 menit. Supernatan yang merupakan campuran dari· asam hurnat dan asam fulvik dipisahkan dari endapan dengan HCl hingga pH 1,5-2. Endapan dan filtrat kemudian dirnasukkan dalam freeze drying. Proses adsorbsi A. Parameter berat adsorben senyawa hurnat - Larutan Cs-137 pH = 7 dengan volume rnasing-rnasing =10 ml, kemudian ditambah dengan senyawa hurnat disertai pengadukan. Senyawa hurnat yang ditambahkan divariasi beratnya: 5 mg; 10; 25; 50; 75; 100; 125; 150 mg selarna waktu masing-rnasing = 10 menit Filtrat dipisahkan dari endapan dengan disaring. Filtrat yang diperoleh kemudian dianalisis menggunakan spektrometer gamma dengan detektor NaI (Tl). Pengukuran Cs-137 dilakukan 3 kali pencacahan kemudian dihitung rata-rata. B. Parameter waktu pengadukan - Larutan Cs-137 pH = 7 dengan volume masing-rnasing =10 ml, kemudian ditambah dengan senyawa humat pada berat yang optimum pada percobaan A di atas disertai pengadukan. Senyawa humat yang

Prosiding Pertemuan dan Presentasi IImiah Penelitlan Dasar IImu Pengetahuan dan Teknologi Nuklir P3TM-BATAN Yogyakarta, 8 Juli 2003

ISSN 0216 - 3128

92

ditambahkan masing-masing divariasi waktu pengadukan : 2,5 menit; 5; 7,5; 10; 12,5; 15 menit. - Filtrat dipisahkan dari endapan dengan disaring. Filtrat yang diperoleh kemudian dianalisis menggunakan spektrometer gamma. C. Pengaruh pH larutan cesium -137 Larutan Cs-137 dengan volume masingmgBerat, 25 masing =10 ml, ditambah dengan 5 kemudian 150 125 100 75 10 50 senyawa humat pada berat yang optimum disertai pengadukan sampai tercapai keadaan seimbang. Larutan Cs-13 7 masing-masing divariasi pada berbagai pH (3,;4; 5; 6; 7; 8; dan 9). Filtrat dipisahkan dari endapan dengan disaring. Filtrat yang diperoleh kemudian dianalisis.

Dwi Biyantoro, dkk

tidak optimal lagi karena cenderung penyerapan sudah stabil. Hal ini disebabkan karena keadaan seimbang sudah tercapai, sudah tidak terjadi perpindahan massa lagi. Tabel 1. Pellgarllh pellambahall berat sellyawa hllmat terhadap efisiellsi pellycrapall Cs. H =7 (% )= I VEfisiensi, menu r w aKmengaouKan r1164,19 Cs-137 Ba/ml 630.03 Adsorben Filtrat 939,17 433,52 225,81 216,55 176,49 40,15 88,75 85,61 86,20 1392,71 1343,39 1352,65 176,50 25,81 72,37 1392,70 1135,68 405,01

Untuk mengetahui kemampuan/ efektivitas penyerapan Cs-137 dalam senyawa humat dapat dihitung nilai efisiensi penyerapannya yaitu perbandingan antara cesium-13 7 dalam adsorben senyawa humat dibagi dengan cesium-137 mulamula dalam umpan dapat ditulis sebagai berikut :

Ca

E=

X 100 %

mm

(1)

Cu

Tabel

2. PCllgaruh waktu pengadukan efisicllsi pellycrapall Cs. I 374,72 11 1 uu mg ljerat =senyawa numat =Bq/mls Adsorben Filtrat 172,45 172,30 171,99 171,98 171,99 1396,75 1396,90 1397,21 89,02 89,01 (% ) Efisiensi, 1397,22 1194,48 76,12 89,04 Cs-137

Cu - Cf E

= _m_mWaktu, X 100 % Cu

B. Pel/garu" waktll pel/gadukal/ terhadap

(2)

menil 15,0 10,0 12,5 7,5 5,0 2,5

dimana : E : Efisiensi penyerapan Cs-13 7 Cu : Cs-137 dalam umpan Ca : Cs-137 dalam adsorben Cf : Cs-137 dalam filtrat

HASIL DAN PEMBAHASAN A. Pel/garu" I,"mat.

pel/amba"al/

berat sel/yawa

Dari Tabel 1 di atas dapat ditunjukkan bahwa hasil penyerapan Cs-137 ke dalam senyawa humat relatif baik pada penambahan 100 mg. Pengaruh penambahan berat senyawa humat berdampak pada efisiensi penyerapan Cs-137. Semakin banyak senyawa humat yang ditambahkan ditunjukkan bahwa terjadi kecenderungan peningkatan efisiensi penyerapan Cs-137 ke dalam senyawa humat. Penyerapan akan optimal pada penambahan berat senyawa humat sampai 100 mg. Penambahan senyawa humat di alas 100 mg sudah

Dari data yang disajikan pada Tabel 2 di atas ditunjukkan bahwa hasil relatif baik pada waktu pengadukan/penyerapan 10 menit, hal ini ditunjukkan bahwa nilai efisiensi penyerapan Cs137 ke dalam senyawa humat sudal optimal. Selama pengadukan dibawah waktu 10 menit hasil penyerapan belum optimal, sebaliknya di atas waJ....tu pengadukan ini relatif sudah stabil. Tampak bahwa waktu pengadukan sudah diperoleh keadaan yang seimbang, dimana sudah tidak terjadi lagi perpindahan massa, massa Cs-13 7 sudah seimbang, Cs-137 yang berada dalam cairan sudah tidak diserap lagi oleh senyawa humat.

Prosiding Pertemuan dan Presentasi IImiah Penelitian Dasar IImu Pengetahuan dan Teknologi Nuklir P3TM-BATAN Yogyakarta, 8 Juli 2003

Dwi Biyantoro, dkk

ISSN 0216 - 3128

93

C. Pengaruh pH larutan Tabel

3. Pengaruh pH larutan Cs terhadap efisiensi penyerapan Cs. Berat senyawa hurnat = 100 mg Waktu = 10 menit Cs-137 Adsorben 269,741299,46 171,901397,30 1377,60 89,04 82,47 324,511244,69 235,221333,98 275,081294,12 417,561151,64 191,60 79,32 82,81 85,01 87,79 73,39 Efisiensi, (% ) Bq/ml pH

Tampak bahwa dengan cara menambah senyawa hurnat pada filtrat hasil penyaringan dapat meningkatkan penyerapan cesium. Dari data yang ditunjukkan pada Tabel 4 di atas tampak bahwa langkah ini dapat mengurangi Cs-137 dalam filtrat sehingga dapat meningkatkan efisiensi penyerapan Cs-13 7. Berdasarkan data yang disajikan ditunjukkan bahwa penambahan senyawa hurnat 25 mg atau 50 mg daya serapnya hampir sarna sehingga dapat dikatakan bahwa penambahan 25 mg senyawa hurnat sudah optirnal. Dengan cara melanjutkan percobaan pertarna dengan menambah senyawa hurnat rnaka diperoleh efisiensi yang lebih besar, lirnbah cair yang relatif lebih rendah konsentrasi cesiumnya dari limbah yang pertarna.

KESIMPULAN Dari Tabel 3 di atas ditunjukkan dengan naiknya pH larutan rnaka kernampuan daya adsorpsinya akan meningkat sampai pH 7 dan sesudah itu cenderung menurun pada pH yang lebih besar. Diatas pH 8 atau daerah basa kernampuan atau daya serapnya menurun hal ini disebabkan karena pada kondisi pH basa senyawa hurnat akan terlarut atau terurai menjadi senyawa lain. Sernakin tinggi nilai pH maka senyawa hurnat akan mudah terlarut dalam kondisi basa, sehingga kapasitas adsorpsi akan menurun. Pada keadaan ini diperoleh efisiensi penyerapan = 89,04 %.

D. Pengaru" pellambahall

sellyawa "umat lalljutall percobaall pertama

Untuk mengurangi Cs-137 dalam filtrat atau meningkatkan penyerapan cesium dalam senyawa humat dikerjakan dengan cara filtrat dipisahkan dengan disaring untuk memisahkan dari endapannya. Filtrat hasil penyaringan pada percobaan pertarna kemudian ditambahkan adsorben lagi. Hasil penambahan senyawa hurnat dalam filtrat ditunjukkan dalam Tabel 4 di bawah ini:

Tabel 4.

Pengarllh penambahan berat senyawa hllmat lanjutan percabaan pertama

Berat senyawa humat = 100 mg Waktu pengadukan 10 menit. oH = 7 Filtrat Adsorben 103,41 Sq/ml Cs-137 96,51 93,41 93,85 1472,69 1465,79 (% ) Efisiensi, Berat,

Dari hasil penelitian pernanfaatan senyawa hurnat dari hasil olah tanah gambut dapat dipakai untuk penyerapan cesium-137 dengan hasil cukup memuaskan. Hasil relatif baik diperoleh pada kondisi sebagai berikut : 1. Efisensi penyerapan Cs-137 relatif baik pada penambahan berat senyawa hurnat = 100 mg, dan waktu pengadukan selarna = 10 menit pada pH = 7. Pada kondisi ini diperoleh efisiensi penyerapan = 89,04 %. 2. Dengan meningkatkan penyerapan tahap kedua dengan cara penambahan be rat senyawa hurnat antara 25 mg - 50 mg dalam filtrat hasil penyaringan percobaan pertama diperoleh peningkatan efisiensi penyerapan cesium-137 menjadi antara = 93,41 % - 93,85 %.

UCAP AN TERIMA KASIH Penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada Sdr. Purwoto, dkk. yang telah membantu melakukan penelitian ini hingga selesai.

DAFf AR PUST AKA 1. RIDW AN M dkk .., Pengantar Ilmu Pengetahuan dan Teknologi Nuklir, BATAN., Jakarta. (1978) 2. BENEDICT, M., FIGFORD, T. H., AND LEVI, H. W., "Nuclear Chemical Engineering", 2nd Edition, McGraw-Hill Book Company, New York (1981). 3. TAN, K.H., Principles of Soil ChemistlY, second edition,Marcel Dekker Inc., New York, (1992).

Prosiding Pertemuan dan Presentasi IImiah Penelitian Dasar IImu Pengetahuan dan Teknologi Nuklir P3TM-BATAN Yogyakarta, 8 Juli 2003

94

ISSN 0216 - 3128

4. GERSE, J.R. et al, Application of humic acids and their derivatives in environmental pollution control.,Elsevier Sci. Amsterdam, (1994). 5. GOODRICH, M.S.,et ai, Acute and longterm toxicity of water-soluble cationic polymers to rainbow trout Oncorhynchus Mykiss and the modification of toxicity by humic acid. Toxicol. and Chem 10 :509-515, (1991)

Dwi Biyufltoro, dkk

TANYAJAWAB Sutjipto Cs-137 yang dipakai aktif atau tidak ?

6. HARTIJNG, H.A and ALLREAD, The algicidal action of a peat humic substans and its copper chelate in ponds.,Health. Elsevier Sci., Amsterdam, (1994).

Dwi Biyantoro

7. MURPHY, E.M., J.M . .lachara,and S.C.Smith. Influence of mineral-bound humic substances on the sorption of hydrophobic organic compounds.Envir.Sci.and Techn.24: 1507-1516, ( 1990).

Tri WulanTjiptono

4

8. SCHNITZER, M. Binding humic substances by soil mineral colloids. pp.78103. In : P.M. HUANG AND M.SCNITZER(EDS), Interactions of soil minerals with Natural Organics and Microbes.Soi!.Sci.Soc.Am. Special Pub!. 17, Soil Sci. Soc.Am., Madison. WI, (1986).

Yang dipakai pada penelitian ini Cs-l37 aktif

Bagaimana kalau Cs-137 dalam limbah nuklir (bahan bakar bekas) juga dapat diikat dengan cara 1111.

Dwi Biyantoro Dapat, karena senyawa humat sebagai adsorben sudah dicoba pmla penelitian ini menggunakan Cs-l37 radioaktif.

Prosiding Pertemuan dan Presentasi IImlah Penelitian Dasar IImu Pengetahuan dan Teknologl Nuklir P3TM-BATAN Yogyakarta, 8 Juli 2003